一种改进的可饱和电抗变压器制造技术

本案公开了一种改进的可饱和电抗变压器，具有主芯和一对相邻辅助芯。辅助磁芯带有DC控制绕组，DC控制绕组调节承载变压器的次级或输出绕组主磁芯电抗。初级绕组缠绕在三个磁芯上，控制电压调节次级绕组的输出。防止变压器中高压应力每个控制绕组分成两个或多个绕组，绕组同心地缠绕在公共磁芯上，以降低初级绕组中交流电引起的电压。两个辅助芯上的绕组成对交叉连接，平衡感应电压。变压器采用物理结构，使初级绕组的启动和控制绕组的启动处于同一位置，使得控制绕组的终点与初级绕组的终点之间的电压差减少，从而降低施加在变压器上的电压应力绝缘。每个变压器控制绕组连接到相应的可变控制源，以减少初级交流电对控制绕组中高应力电压的感应。

An improved saturable reactance transformer

【技术实现步骤摘要】
一种改进的可饱和电抗变压器
本专利技术一般涉及改进的可变电抗变压器，更具体地说，涉及一种可变电抗变压器结构，它允许在没有应力故障的情况下使用三相三角形结构的变压器。
技术介绍
利用直流电的饱和效应来获得可控输出电压和电流的可控变压器在现有技术中是已知的，并且在美国专利No.5,199,072中公开了一种这样的变压器。1967年9月19日授予ElwoodM.Brock的美国专利号3,343,074。在该专利中，可变电抗变压器被示出为具有三个环形的，同心布置的芯，其承载控制，初级和次级绕组，其形成为芯上的环形。两个外部或辅助芯中的每一个承载DC绕组，中心或主芯承载次级绕组，而初级绕组包围所有三个芯。DC绕组与可变直流控制功率源串联连接，通过该可变直流控制功率源可以调节控制芯的饱和水平。控制芯的饱和状态的变化对初级电流呈现可选择的电抗，从而实现对次级绕组的输出的控制。两个控制绕组串联连接，以控制初级绕组中两半的交流电流。美国专利No.5,199,480中所示美国专利No.3,343,074提供了一种可变变压器，其具有改进的响应时间，改进的功率因数并且通过基本上消除磁通泄漏，提供了比现有技术装置可能的更高的效率。此外，该反应器在材料和劳动力方面提供了大量节省，从而显着降低了制造成本。该装置在完全饱和的条件下产生有效的耦合和非常低的电抗，并在其不饱和条件下提供极高的电抗。尽管已经发现在上述专利中描述的变压器在大多数应用中非常令人满意，并且已经取得了相当大的商业成功，但是发现当该单元连接在相对高功率的三相系统中时，例如在电炉运行或类似负载条件下，需要偶尔发生变压器故障。尽管这些故障最初是随机出现的，但发现在每种情况下故障都涉及变压器中控制和初级绕组之间的绝缘击穿，并涉及三相系统中三个变压器中的两个。。对这些单元的应力分析表明，故障是由非常高的电压引起的，该电压超过了使用绝缘材料的能力。这种故障主要发生在三个变压器的DC控制绕组与外部并联连接到单个控制源时，以及当变压器的原色以三角形排列连接在一起时。即使在对变压器进行了大量研究和测试之后，仍然无法确定这种故障的原因。然而，仔细分析变压器的电压等效电路表明，从初级到控制绕组的交流电流的感应引起了问题，并且当控制和初级绕组的物理关系是这样时，难度加大了。一个绕组的开始或开始与另一个绕组的结束或结束相邻，其物理关系使得跨越DC绕组感应的AC电压与初级绕组上的AC电压相加。在分析时，发现由该添加电压产生的应力大于绝缘可以处理的应力，导致变压器失效。该问题的一个直接明显的解决方案是增加变压器内的绝缘以防止这种应力击穿。然而，对导致应力故障的电压水平的分析表明，在名义上设计用于处理480伏AC的变压器中，必须提供能够承受超过9,800伏的绝缘，以满足标准的NEMA绝缘要求。这些要求是绝缘能够承受标称电压的两倍，加上1,000。在这种情况下，绝缘的标称强度要求是它能承受480伏特加上1000伏特或1,960伏特的2倍。因此，很明显，变压器内的绝缘材料需要增加5倍才能防止应力失效。
技术实现思路
鉴于上述情况，本专利技术的一个目的是设计一种变压器结构，该结构能够克服现有变压器系统遇到的困难，并允许在高负载情况下使用可变电抗变压器，特别是在三相连接的情况下。相位增量配置。本专利技术的另一个目的是提供一种三相可变电抗变换器系统，其中初级可以以三角形配置连接，并且其中由初级到控制绕组的交流电流的感应产生的电压应力将保持不变。在较低的水平上，以避免现有技术配置中遇到的困难。简而言之，本专利技术通过变压器结构中的若干变化的组合和相互作用克服了现有技术变压器遇到的问题，每个变压器本身可能无法解决问题，但所有变压器以独特和意外的方式协作。防止现有技术结构的故障。现有装置的第一种改进包括将每个辅助芯上的控制绕组分成两个或多个单独的绕组部分，从而减小每个绕组中感应的AC电压。绕组部分在它们各自的芯上彼此上下缠绕，第一部分缠绕在芯部附近，第二部分缠绕在第一部分的顶部上，依此类推，相邻的线圈彼此直接接触，没有绝缘。其次，辅助芯上的绕组部分成对交叉连接，使得第一辅助芯上的内部绕组与第二辅助芯的外部绕组串联连接以形成第一对。以类似的方式，第二对通过第一辅助芯的外部绕组与第二辅助芯的内部绕组串联连接而形成，并且内部和外部绕组部分之间的这种交叉连接确保每个的内部绕组的电抗。一对串联连接的绕组部分将是相似的，使得每对上的电压具有相同的幅度。由于第一辅助芯上的绕组与第二芯上的绕组相反。为了防止在控制绕组中感应的交流电流与该变压器的初级绕组中的交流电流相加，该单元在物理上构造成使得两个绕组的起点位于大致相同的圆周位置上。变压器单元，并在变压器壳体的基本相同的位置延伸出来，从而确保控制绕组的精加工和初级绕组的精加工之间的电压差减去而不是相加，从而减小了它们之间的总电压差。最终修改不需要在每个应用中使用，但已经发现可以提供改进的结果，是为三相系统中的三个变压器中的每一个提供单独的DC控制器。虽然单独的控制器增加了系统的成本，但它们用于防止来自每个变压器的感应电压连接到相邻变压器的绕组，在那里它们将加到相邻单元中感应的电压。因此，使用单独的控制器降低了故障的风险，同时提供了对三相系统中每个变压器的输出的改进的单独控制。通过使用上述特征，利用可饱和电抗变压器的三相变压器系统中的电压应力减小了五倍，从而有效地消除了现有结构遇到的故障问题，而不必求助于增加绝缘，因此不会导致制造成本以及变压器的重量和尺寸的相应增加。附图说明通过结合附图考虑下面对本专利技术优选实施例的详细描述，本专利技术的上述和其它目的，特征和优点将变得显而易见，其中：图1是传统可变电抗变压器的示意图；图2是三相三角形连接中的可变电抗变压器的传统使用的局部示意图和部分示意图；图3是图3的三相系统的等效电路图；图4是根据本专利技术的改进的可变电抗变换器的示意图；图5是图1的反应器的控制绕组的示意图；图6是根据本专利技术构造并连接在三相三角形系统中的三个反应器的局部示意图和部分示意图；图7是三相系统的等效电路图。具体实施方式现在转到对本专利技术的更详细的考虑，在图1中示出。图1是可变电抗变压器，包括主芯12和两个辅助芯14和16.这些芯是环形的并且由合适的磁性材料构成，芯的比例使得辅助芯14和16在下面可以变得饱和。正常范围的直流控制电流的影响。辅助磁芯和主磁芯都不一定表现出所谓的“方形回路磁滞曲线”，但最好是传统的磁性材料。辅助磁芯14和16分别承载控制绕组18和20，它们串联连接在连接在端子22和24上的可变直流控制电流源。控制绕组的串联排列由诸如电阻器26的合适阻抗分流。主磁芯12承载次级绕组28，其在端子30和32之间提供受控的输出电压。初级绕组34围绕所有三个磁芯12,14和16，以及其上承载的控制和次级绕组，并且在输入端子36和38到交流电源。如在美国专利No.美国专利No.3,343,074，并且如图3所示。如图2所示，变压器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的饱和电抗变压器，包括：环形主芯;第一和第二辅助芯相邻并与所述主芯同轴;在每个所述辅助芯上的第一和第二环形控制绕组，第一控制绕组环形地缠绕在其芯上并与其电绝缘，第二控制绕组环形地缠绕在所述第一控制绕组上;次级绕组环形地缠绕在所述主芯上;初级绕组具有第一起始引线和第一终止引线，所述绕组环形地缠绕在所述主芯和辅助芯以及它们各自的次级和控制绕组上; 和“连接”是指在第二起始引线和第二终止引线之间串联交叉连接所述控制绕组; 所述绕组和交叉连接的布置使得所述第一和第二起始引线在物理上彼此相邻，并且所述第一和第二终端引线在物理上彼此相邻，由此通过施加到所述控制绕组的交流电流在所述控制绕组中感应的瞬时AC电压，初级绕组和所述初级绕组上的AC电压是相减的。/n

【技术特征摘要】
1.一种改进的饱和电抗变压器，包括：环形主芯;第一和第二辅助芯相邻并与所述主芯同轴;在每个所述辅助芯上的第一和第二环形控制绕组，第一控制绕组环形地缠绕在其芯上并与其电绝缘，第二控制绕组环形地缠绕在所述第一控制绕组上;次级绕组环形地缠绕在所述主芯上;初级绕组具有第一起始引线和第一终止引线，所述绕组环形地缠绕在所述主芯和辅助芯以及它们各自的次级和控制绕组上;和“连接”是指在第二起始引线和第二终止引线之间串联交叉连接所述控制绕组;所述绕组和交叉连接的布置使得所述第一和第二起始引线在物理上彼此相邻，并且所述第一和第二终端引线在物理上彼此相邻，由此通过施加到所述控制绕组的交流电流在所述控制绕组中感应的瞬时AC电压，初级绕组和所述初级绕组上的AC电压是相减的。


2.如权利要求1所述的变压器，其中所述交叉连接所述控制绕组的装置包括将所述第一辅助磁芯上的所述第一控制绕组与所述第二辅助磁芯上的所述第二控制绕组串联连接的装置，反之亦然。


3.如权利要求1所述的变压器，其特征在于，每个辅助磁芯上的所述第二控制绕组与其相应的第一控制绕组直接接触。


4.一种改进的三相饱和电抗变压器，具有以三角形配置连接的第一，第二和第三变压器单元，每个所述变...

【专利技术属性】
技术研发人员：于龙飞，
申请(专利权)人：江苏康宇电力设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32